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Cell子刊:科学家找到启动干细胞分化的关键“代码”


干细胞之所以这么火热,在于它自我更新复制、多向分化的潜能。当干细胞接受到外界信号,会启动分化之路,生成一种或多种类型的细胞。让科学家一直困惑的是,为什么相同的信号会使得干细胞产生不同的结果。

近期,桑福德伯翰医学研究所(SBP)的Laszlo Nagy教授团队找到了其中的关键线索。他们发现了一个关键蛋白OCT4,负责调控干细胞特异分化。

很多实验室都试图找到干细胞分化的关键线索,从而促使干细胞分化出特定类型的细胞,以便移植给患者用于疾病治疗,例如胰腺β细胞用于治疗糖尿病、分泌多巴胺的神经元细胞用于治疗帕金森症。Nagy团队的这一最新发现将有助于推动这一愿景的实现。

什么是OCT4?


OCT4是一个转录因子,具有调节基因表达的功能。当促进细胞分化时,OCT4蛋白会绑定DNA及其他启动或者抑制特定基因表达的因子,共同致力于干细胞朝着不同的方向分化。

Nagy团队发现,视黄酸受(维生素A)体(RAR)、β-连环蛋白等在内的外界信号会激活其他不同的转录因子,协同OCT4蛋白打开各自的基因:维生素A负责指挥干细胞朝着神经前体细胞转化;β-连环蛋白促进多能性或非神经性分化(取决于其他信号)。

总体而言就是,OCT4联合其他转录因子,启动下游基因,从而控制干细胞朝着特定的细胞类型分化。

启动干细胞分化的“代码”

这一发现揭示了一个通用原则:相同的分化信号如何诱导干细胞朝着不同类型的细胞转变。

在干细胞中,OCT4集结RAR激活神经元基因表达,而在骨髓细胞中则是另一种转录因子联合RAR启动粒细胞分化。

从某种意义上讲,这一发现意味着我们找到了开启干细胞分化大门的“代码”,通过输入维生素A、Wnt信号,输出特定的细胞类型。现在,研究人员计划进一步探索是否存在其他类似于OCT4的转录因子。

备注:文章编译、整理自Science Daily,原文参考“Breakthrough in understanding how stem cells become specialized”。

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